杉松轮作对土壤全铝及交换性铝的影响

曹必荣

(福建省长汀楼子坝国有林场， 福建 长汀 366300)

杉松轮作对土壤全铝及交换性铝的影响

曹必荣

(福建省长汀楼子坝国有林场， 福建 长汀 366300)

于福建省长汀县四都楼子坝国有林场选择3种利用方式的林地设置标准样地，测定其土壤中全铝及交换性铝的含量。结果表明：杉木连栽(AA)、杉木—马尾松—杉木(ABA)轮作及杉木—马尾松轮作(AB)等3种利用方式林地的不同土层土壤全铝含量差异略有不同，除了上坡20～40cm土层 及中坡0～20cm和20～40cm土层AB与AA、ABA的土壤全铝含量存在显著差异外，其余各种林地利用方式和不同土层的土壤全铝含量都没有显著差异；与全铝含量相比，土壤交换性铝含量的变化规律约有不同，除了上坡0～20cm土层的AB与AB、ABA，中坡0～20cm土层的ABA与AA、AB，下坡20～40cm和40～60cm的ABA与AA、AB土层的土壤交换性铝含量差异显著外，其余无显著差异。

杉木； 马尾松； 轮作； 全铝； 交换性铝

杉木(Cunninghamialanceolata(Lamb.)Hook)是杉科(Taxodiaceae)杉木属(Cunninghamia)植物，是我国特有的速生商品材树种，生长快，其木材材质好，功能多样，具有良好的经济价值。杉木人工林在我国人工林中占据着重要的地位。然而近年来，在连续多代栽培之后，杉木林地肥力存在着逐代衰竭的现象。特别是速生丰产林，其单位面积木材生长量随着连栽次数的增加而逐代下降，影响了杉木人工林的持续高产[1]。铝不是植物矿质元素中的营养元素，但微量的铝可促进一些作物的生长发育，而其浓度偏高则会导致毒害。早在20世纪初，Pember和Hartwell[2]的研究结果显示，铝对植物有毒害作用。近年来，随着环境的日益恶化，土壤酸化呈加速趋势，而土壤的酸化直接导致铝毒害。有研究显示，铝毒造成酸性森林土壤地力衰退，是引起森林生态系统恶化的重要原因之一[3，4]。从20世纪70年代初期以来，国内外学者证明了杉木、冷杉、皂荚树、挪威云杉、欧洲山毛举、连香树、马尾松、桉树、柚木、茶树、龙眼等树种都存在铝毒害，而我国南方土壤为富铁铝化的酸性土壤，随着土壤pH值的下降，铝离子大量被活化，且杉木对活性Al较敏感[5-7]。俞新妥教授指出，随着杉木连栽代数的增加，杉木人工林土壤pH值会出现下降现象[8]，这种现象也会加剧杉木人工林的铝毒害。在我国的湖南资江、重庆南山、四川盆周山地等地区杉木人工林的衰退与土壤铝毒害密切相关[9-12]。杉松的合理混交或轮作，能够提高林分生产力和土壤肥力，主要是因为马尾松具菌根，而菌根菌有富集P作用[13]。但杉木与马尾松轮作后，其土壤中全铝和交换性铝含量的变化，尚未见报道。我们对松杉轮作后土壤全铝和交换性铝含量的变化进行研究，为进一步揭示杉木连栽导致地力衰退的机理提供参考。

1 试验地概况

长汀县四都楼子坝国有林场地处福建省西部，地理位置为25°18′40″—26°02′05″N，116°00′45″—116°39′20″E，海拔270～771m。其无霜期247～338d，年平均温度18℃，年平均降雨量1304～1974mm；气候属亚热带湿润性季风气候。该林场以低山、丘陵为主，土壤主要为花岗岩发育的红黄壤。

2 研究方法

2.1 样地设置

选择3种利用方式的林地： ①杉木连栽地(以下简称AA)位于红楼工区1大班4小班，面积3.5hm2，前茬杉木(26年生)砍伐后，于2010年造林(第2茬为3年生)。 ②杉松杉轮作地(以下简称ABA)位于红楼工区1大班5、6、7小班，面积为7.7hm2(AB)，坡度为25°，第1茬杉木(26年生)砍伐后，于1999年营造马尾松林，受2008年冰冻灾害，于2010年(10年生时)重新营造杉木林。 ③杉松轮作地(以下简称AB)为ABA中冰冻灾害后保留的部分受灾较轻的马尾松林。3种林地连成一片，并处于同一面坡(南坡)。在对以上林地详细踏查的基础上，于上、中、下坡各设置3个标准样地( 20 m×20 m)。

2.2 土样采集

在样地中心按走蛇形方式各选3个采样点，各样点间距5m，并分别不同土层(A(0～20cm)、B(20～40cm)、C(40～60cm))按从上而下的顺序取土样，将每1个样地各采样点每1层 3 个土样均匀混合，每1层取土样1.0kg左右，带回实验室室内风干后备用。风干后的土样研磨过筛(2mm、0.25mm、0.149mm)，供分析测定。采样日期为2012年3月30号，采样时避开下雨及其前后。

2.3 土样分析

(1) 全铝。采用三酸(硝酸-硫酸-盐酸)消化-Al试剂比色法[14]。

(2) 交换性铝。采用1mol/L KCl浸提法[14]。

2.4 数据处理与分析

采用Excel进行数据处理，SPSS13.0进行方差分析。

3 结果与分析

3.1 林地利用方式对土壤全铝含量的影响

从表1可以看出：不同利用方式林地的土壤全铝平均含量上坡>中坡>下坡，但无显著差异。AA、AB和ABA的上坡全铝平均含量比中坡分别高0%、21.85%和11.01%,中坡全铝平均含量分别比下坡高5.91%、-11.54%和13.27%。但同一坡度中不同利用方式林地的不同土层土壤全铝含量差异略有不同。除了上坡20～40cm土层 及中坡0～20cm和20～40cm土层AB与AA、ABA的土壤全铝含量存在显著(P>0.05)差异外，其余各种林地利用方式和不同土层的土壤全铝含量都没有显著差异。

表1 不同坡位和土层土壤的全铝含量Tab.1 Totalaluminiumcontentofdifferentslopepositionandsoillayers坡位土壤层(cm)林地不同利用方式的全铝含量(g-1·kg)AAABABA 0～2052.95a55.70a62.91a上坡20～4060.69a55.59b62.69a40～6057.69a58.64a63.43a 0～2056.49a40.05b63.76a中坡20～4052.14a49.57b51.97a40～6062.72a49.84a54.55a 0～2052.72a51.15a48.69a下坡20～4054.92a52.64a49.22a40～6054.15a53.87a52.42a

3.2 林地利用方式对土壤交换性铝含量的影响

从表2可以看出，不同利用方式林地的土壤交换性铝平均含量上坡>中坡>下坡，无显著差异，但同一坡面，不同利用方式的林地，其差异程度不尽相同。AA、AB和ABA上坡土壤中交换性铝平均含量比中坡分别高16.27%、5.79%和9.54%，中坡比下坡高2.67%、2.65%和20.84%。同一坡面中不同利用方式林地的土壤交换性铝含量，除了上坡0～20cm土层的AB与AB、ABA，中坡0～20cm土层的ABA与AA、AB，下坡20～40cm和40～60cm的ABA与AA、AB土层的土壤交换性铝含量差异显著(P>0.05)外，其余无显著差异。

表2 不同坡位和不同土壤层交换性铝含量Tab.2 Exchangeablealuminiumcontentofdifferentslopepositionandsoillayers坡位土壤层林地不同利用方式的全铝含量(mg-1·kg)AAABABA 0～20379.65a475.66b384.22a上坡20～40412.09a438.22a405.47a40～60365.66a272.35a340.77a 0～20368.14a382.91a337.58b中坡20～40267.46a371.14a410.8a40～60345.87a367.25a394.88a 0～20370.33a312.79a337.11a下坡20～40346.26a362.05a297.71b40～60366.76a417.50a294.74b

4 结论与讨论

(1) 杉木连栽、杉木—马尾松—杉木轮作及杉木—马尾松轮作等3种利用方式林地的不同土层土壤全铝含量差异略有不同，除了上坡20～40cm土层 及中坡0～20cm和20～40cm土层AB与AA、ABA的土壤全铝含量存在显著差异外，其余各种林地利用方式和不同土层的土壤全铝含量都没有显著差异；与土壤全铝含量相比，土壤交换性铝含量的变化规律约有不同，除了上坡0～20cm土层的AB与AB、ABA，中坡0～20cm土层的ABA与AA、AB，下坡20～40cm和40～60cm的ABA与AA、AB土层的土壤交换性铝含量差异显著外，其余无显著差异。

(2) 铝是土壤中最丰富的金属元素，占地壳重量的7.1%，土壤中铝能以各种化学形态存在[15]。铝在土壤中以离子态形式非常牢固地吸附在土壤的交换点或黏土颗粒上，土壤pH的降低能促使它从这些交换点或黏土颗粒上脱落下来。即为土壤铝的溶出。pH进一步下降时，活性铝就会急剧增加[16]。杉木连栽会导致pH值下降，并加剧杉木铝毒害[17-21]。茶树与大豆间作可以有效提高土壤的pH值，降低土壤中交换性铝的含量[21]，陈爱玲(2007)[22]对杉木连栽地轮作柳杉和闽楠28年后全铝及交换铝含量的影响，达到显著差异。本研究中的全铝和交换性铝含量规律性不明显的原因，可能是杉木与马尾松的轮作年限太短(仅10年)，这有待进一步跟踪研究。另一方面，土壤中全铝及交换性铝的含量还与其他的环境条件相关。但本研究结果的共同特征是不同坡位土壤的全铝及交换性铝含量的规律是上坡>中坡>下坡，与土壤肥力变化趋势相同。表明，对土壤铝毒的矫正、修复富铝化土壤的措施中,不仅是施用石灰和有机肥料(秦瑞君等,1997；肖厚军等,2007)[23-24],而且适量的施用无机肥，也可能可以降低杉木的铝毒害，进一步促进杉木的生长。因此，施基肥，特别是在杉木一般产区和边缘产区，是杉木造林成效的关键技术之一。

(3) 空间换时间的方法常应用于以往的类似研究中。由于受到环境条件、营林措施及时间的限制，会造成试验结果的偏差。本研究的设计虽然在环境条件和空间方面进行了控制，但试验结果是差异不显著。因此，对该结果最有效的验证是对样地进行长期的定们研究。因此，该样地拟每间隔5年进行1次系统调查，为杉木人工林合理经营提供参照。

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Effectsoffir-pinerotationontotalaluminumandexchangeablealuminuminsoil

CAO Birong

(Changting Louziba State-owned Forest Farm of Fujian Province, Changting 366300, China)

Total aluminum and exchangeable aluminum content in soil of 3 kind utilization patterns in Fujian Sidu Louziba national forest farm were explored. Results showed that continuous Chinese fir planting, fir-pine-fir rotation and fir-pine rotation did not showed significant difference on total aluminum content, except for upper slope layers of 20～40 cm and middle slope layers of 0～20 cm and 20～40 cm between AB and AA,ABA. Rule of exchangeable aluminum was not similar to total aluminum. There were not significant differences on exchangeable aluminum content, except for 0～20 cm layers in upper slope between AB and AB,ABA, and 0～20 cm layers in middle slope between ABA and AA,AB, and 20～40 cm and 40～60 cm layers in lower slope between ABA and AA,AB.

Chinese fir;Pinusmassoniana; rotation; total aluminum; exchangeable aluminum

2013 — 08 — 14

福建省良种基地建设项目。

曹必荣(1965 — )，男，福建省长汀县人，工程师，从事营林生产管理与林业科研项目实施工作。

S 153.6

A

1003 — 5710(2013)06 — 0014 — 03

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2013. 06. 004

(文字编校：唐效蓉)